Los marcos orgánicos covalentes COF son una clase de polímeros porosos que permiten la incorporación atómicamente precisa de unidades orgánicas en estructuras periódicas, creando conjuntos de columnas π altamente ordenados y canales abiertos unidimensionales. Una característica estructural importante es que pueden serprediseñado en los niveles de estructura primaria y de alto orden. Los COF han surgido como una plataforma para el diseño de materiales y exploraciones funcionales. Sin embargo, su baja estabilidad ha impedido cualquier implementación práctica.
Hong Xu, un graduado de doctorado de SOKENDAI The Graduate University for Advanced Studies; ahora un investigador postdoctoral en la universidad de Cornell en el Instituto de Ciencia Molecular, Institutos Nacionales de Ciencias Nacionales, y sus colegas desafiados por el diseño y la síntesisde estructuras orgánicas estables, cristalinas, porosas y covalentes. Se centraron en los COF unidos a imina que formaron arquitecturas hexagonales en capas bidimensionales. Al incorporar grupos donadores de electrones a los anillos de fenilo de los enlaces de imina, descubrieron que la polarización de los enlaces de iminase suavizaron; este efecto electrónico reduce la repulsión entre capas y fortalece las interacciones entre capas para reforzar la estabilidad de los COF resultantes.
Los COF recientemente explorados son estables en varios solventes orgánicos, agua 25 y 100 ° C, ácido fuerte solución acuosa de HCl, 12 M y base fuerte solución acuosa de NaOH, 14 M. Tras la dispersión en estos solventes parasiete días, se mantuvo la cristalinidad y la porosidad de los COF. No se ha desarrollado un COF tan robusto y los COF estables proporcionan una plataforma para la exploración funcional.
En este trabajo, desarrollaron funciones organocatalíticas quirales basadas en estos COF estables. Al incorporar sitios catalíticos quirales en las paredes de los poros de los COF, el grupo desarrolló una serie de COF quirales en los que los sitios organocatalíticos contenidos en las paredes pueden sersintonizado con precisión. En virtud de la insolubilidad de los esqueletos de COF, los COF quirales sirven como catalizadores heterogéneos para las reacciones asimétricas de Michael.
Estos catalizadores exhibieron una actividad catalítica muy mejorada y una alta enantioselectividad, y lo más importante, catalizaron las reacciones en agua en condiciones ambientales. Estos catalizadores de COF se separan fácilmente de los sistemas de reacción a través de una filtración simple y pueden usarse en ciclo muchas veces.el desarrollo de organocatalizadores heterogéneos reduciría en gran medida el costo de las transformaciones químicas y abriría un camino para la aplicación práctica. Sus hallazgos fueron publicados en Química de la naturaleza el 21 de septiembre de 2015.
Hong Xu dijo: "La estabilidad de los COF es un tema central antes de cualquier aplicación. El hallazgo de los efectos de la donación de electrones en la estabilización de los COF es una casualidad. Este trabajo demuestra muy bien el punto interesante de los COF de una manera en que la química juegaun papel clave en la ciencia de los materiales .. "
El profesor asociado Donglin Jiang, líder del equipo de este grupo de investigación comentó: "Uno de los problemas más desafiantes en el campo de los COF es la combinación de estabilidad, cristalinidad y porosidad. Este estudio aceleraría las exploraciones funcionales y las aplicaciones de los COF"."
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Materiales proporcionados por Institutos Nacionales de Ciencias Naturales . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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